Giro del Pacífico Sur

El giro del Pacífico Sur es parte del sistema de corrientes oceánicas giratorias de la Tierra, delimitado por el Ecuador al norte, Australia al oeste, la Corriente Circumpolar Antártica al sur y Sudamérica al este. [1] El centro del giro del Pacífico Sur es el polo oceánico de inaccesibilidad , el sitio en la Tierra más alejado de cualquier continente y regiones oceánicas productivas y es considerado como el desierto oceánico más grande de la Tierra. [2] El giro , al igual que los otros cuatro giros de la Tierra, contiene un área con concentraciones elevadas de plásticos pelágicos , lodo químicoy otros escombros conocidos como el parche de basura del Pacífico Sur . [3]

El giro del Pacífico Sur.

Los vientos alisios de la Tierra y la fuerza de Coriolis hacen que las corrientes oceánicas en el Océano Pacífico Sur circulen en sentido antihorario. Las corrientes actúan para aislar el centro del giro de nutrientes afloramiento y pocos nutrientes son transportados allí por los (viento procesos eólicos ) porque hay relativamente poca tierra en el hemisferio sur al polvo de alimentación a los vientos predominantes . Los bajos niveles de nutrientes en la región dan como resultado una productividad primaria extremadamente baja en la superficie del océano y, posteriormente, un flujo muy bajo de material orgánico que se deposita en el fondo del océano en forma de nieve marina . Los bajos niveles de deposición biogénica y eólica hacen que los sedimentos se acumulen en el fondo del océano muy lentamente. En el centro del giro del Pacífico Sur, la velocidad de sedimentación es de 0,1 a 1 m (0,3 a 3,3 pies) por millón de años. El espesor de los sedimentos (desde los basaltos del sótano hasta el fondo marino) varía de 1 a 70 m, con sedimentos más delgados que se encuentran más cerca del centro del giro. El bajo flujo de partículas al Giro del Pacífico Sur hace que el agua sea el agua de mar más clara del mundo. [2]

Debajo del lecho marino, los sedimentos marinos y las aguas de los poros circundantes contienen una biosfera submarina inusual . A pesar de cantidades extremadamente bajas de material orgánico enterrado, los microbios viven en toda la columna de sedimentos. La abundancia celular promedio y las tasas netas de respiración son unos pocos órdenes de magnitud más bajas que en cualquier otra biosfera submarina estudiada previamente. [2]

La comunidad submarina del Giro del Pacífico Sur también es inusual porque contiene oxígeno en toda la columna de sedimentos. En otras biosferas submarinas, la respiración microbiana descompondrá el material orgánico y consumirá todo el oxígeno cerca del fondo marino, dejando anóxicas las porciones más profundas de la columna de sedimentos. Sin embargo, en el giro del Pacífico Sur, los bajos niveles de material orgánico, las bajas tasas de respiración y los sedimentos delgados permiten que el agua intersticial se oxigene en toda la columna de sedimentos. [4] En julio de 2020, los biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aeróbicos (principalmente), en " animación cuasi suspendida ", en sedimentos orgánicos pobres , de hasta 101,5 millones de años, 250 pies por debajo del lecho marino en el giro del Pacífico Sur (SPG) ("el lugar más muerto del océano"), y podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [5] [6]

Radiolytic H 2 : una fuente de energía bentónica

Se plantea la hipótesis de que los microbios bentónicos en sedimentos pobres en materia orgánica en regiones oceánicas oligotróficas, como el giro del Pacífico Sur, metabolizan el hidrógeno radiolítico (H 2 ) como fuente de energía primaria. [7] [2] [8]

Las regiones oceánicas dentro del Giro del Pacífico Sur (SPG) y otros giros subtropicales se caracterizan por una baja productividad primaria en la superficie del océano; es decir, son oligotróficos. El centro del SPG es la provincia oceánica más alejada de un continente y contiene el agua del océano más clara de la Tierra [2] con ≥ 0,14 mg de clorofila por m 3 . [2] El carbono exportado a los sedimentos oceánicos profundos subyacentes a través de la bomba biológica está limitado en el SPG, lo que da como resultado tasas de sedimentación que son órdenes de magnitud más bajas que en las zonas productivas, por ejemplo, los márgenes continentales. [2]

Por lo general, la vida microbiana bentónica de las profundidades del océano utiliza el carbono orgánico exportado de las aguas superficiales. En las regiones oligotróficas donde los sedimentos son pobres en materia orgánica, la vida bentónica del subsuelo explota otras fuentes de energía primaria, como el hidrógeno molecular (H 2 ). [9] [7] [2] [8]

Radiólisis de agua intersticial

La desintegración radiactiva del uranio natural ( 238 U y 235 U ), torio ( 232 Th) y potasio ( 40 K ) en los sedimentos del lecho marino bombardean colectivamente el agua intersticial con radiación α , β y γ . La irradiación ioniza y rompe las moléculas de agua, produciendo finalmente H 2 . Los productos de esta reacción son electrones acuosos (e - aq ), radicales de hidrógeno (H ·), protones (H + ) y radicales hidroxilo (OH ·). [8] Los radicales son altamente reactivos, por lo tanto de corta duración, y se recombinan para producir peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) e hidrógeno molecular (H 2 ). [9]

La cantidad de radiolytic H 2 producción en los sedimentos del fondo marino es dependiente de las cantidades de los isótopos radiactivos presentes, la porosidad del sedimento, y el tamaño de grano. Estos criterios indicar que ciertos tipos de sedimentos, tales como arcillas abisales y cienos silíceas, pueden tener mayor radiolytic H 2 de producción en relación con otros estratos fondo marino. [8] Además, radiolytic H 2 producción se ha medido en las intrusiones de agua de mar en basaltos subsuelo marino del sótano. [9]

Actividad microbiana

Los microbios más adecuados para utilizar H radiolytic 2 son las bacterias Knallgas, lithoautotrophes , que obtienen energía mediante la oxidación de hidrógeno molecular a través de la reacción Knallgas : [10]

              H 2 (ac) + 0.5O 2 (ac) H 2 O (l) [11]

En la capa superficial de los núcleos de sedimentos de las regiones oligotróficas de la SPG, el O 2 es el principal aceptor de electrones utilizado en los metabolismos microbianos. Las concentraciones de O 2 disminuyen ligeramente en los sedimentos superficiales (unos pocos decímetros iniciales) y se mantienen sin cambios en la profundidad. Mientras tanto, las concentraciones de nitrato aumentan ligeramente hacia abajo o permanecen constantes en la columna de sedimento a aproximadamente las mismas concentraciones que el agua profunda sobre el lecho marino. Los flujos negativos medidos de O 2 en la capa superficial demuestran que una abundancia relativamente baja de microbios aeróbicos que están oxidando la materia orgánica mínimamente depositada del océano de arriba. Los recuentos de células extremadamente bajos corroboran que los microbios existen en pequeñas cantidades en estos sedimentos superficiales. En contraste, los núcleos de sedimentos fuera del SPG muestran una rápida eliminación de O 2 y nitrato a 1 metro por debajo del fondo del mar (mbsf) y 2.5 mbsf, respectivamente. Esto es evidencia de una actividad microbiana mucho mayor, tanto aeróbica como anaeróbica. [8] [2]

La producción de H 2 radiolítico (donante de electrones) se equilibra estequiométricamente con la producción de 0,5 O 2 (aceptor de electrones), por lo que no se espera un flujo medible de O 2 en el sustrato si coexisten la radiólisis del agua y las bacterias knallgas. [8] [2] Entonces, a pesar de la ocurrencia conocida de producción radiolítica de H 2 , el hidrógeno molecular está por debajo del límite detectable en los núcleos de SPG, lo que lleva a la hipótesis de que el H 2 es la fuente de energía primaria en los sedimentos del lecho marino con bajo contenido orgánico por debajo del capa superficial. [8] [2] [7]

Las imágenes de datos de satélite muestran que algunas áreas del giro son más verdes que el agua azul clara circundante, que con frecuencia se interpreta como áreas con concentraciones más altas de fitoplancton vivo . Sin embargo, la suposición de que el agua de los océanos más verde siempre contiene más fitoplancton no siempre es cierta. Aunque el giro del Pacífico Sur contiene estos parches de agua verde, tiene muy poco crecimiento de organismos. En cambio, algunos estudios plantean la hipótesis de que estos parches verdes son el resultado del desperdicio acumulado de vida marina. Las propiedades ópticas del giro del Pacífico Sur permanecen en gran parte inexploradas. [12]

El giro del Pacífico Sur se puede ver en la falta de corrientes oceánicas en la costa oeste de América del Sur. Mapa de corrientes oceánicas alrededor de 1943
Esta foto demuestra la dispersión de fragmentos de plástico de varios tamaños.
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Visualización del patrón de flujo de contaminantes oceánicos.
El parche de basura del Pacífico Sur es un área del océano con mayores niveles de contaminación por partículas de plástico y desechos marinos , dentro de la zona pelágica del océano . Esta área se encuentra en el giro del Pacífico Sur, que a su vez se extiende desde las aguas al este de Australia hasta el continente sudamericano , tan al norte como el ecuador y al sur hasta llegar a la Corriente Circumpolar Antártica . [13] La degradación de los plásticos en el océano también conduce a un aumento en el nivel de tóxicos en el área. [14] El parche de basura se confirmó a mediados de 2017 y se ha comparado con el estado del parche de basura del Gran Pacífico en 2007, lo que hace que el primero sea diez años más joven. El parche de basura del Pacífico Sur es [ ¿cuándo? ] imposible de detectar utilizando satélites u otros medios visuales, ya que la mayoría de las partículas son más pequeñas que un grano de arroz. [ cita requerida ]

  • Giro oceánico
  • Océano Pacífico

  1. ^ "¿Hay alguien en casa? Poca respuesta en el giro del Pacífico" . NBC News . Prensa asociada . 22 de junio de 2009 . Consultado el 3 de enero de 2021 .
  2. ^ a b c d e f g h yo j k D'Hondt, Steven; et al. (Julio de 2009). "Sedimento del suelo submarino en el giro del Pacífico Sur, uno de los lugares menos habitados de la tierra" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 106 (28): 11651-11656. Código Bibliográfico : 2009PNAS..10611651D . doi : 10.1073 / pnas.0811793106 . PMC  2702254 . PMID  19561304 .
  3. ^ Montgomery, Hailey (28 de julio de 2017). "El giro del océano Pacífico sur tiene un parche de basura masivo" . Redes meteorológicas de Pelmorex . La red meteorológica. Archivado desde el original el 28 de noviembre de 2020 . Consultado el 14 de agosto de 2017 .
  4. ^ Fischer, JP y col. "Penetración de oxígeno profundamente en el sedimento del giro del Pacífico Sur" Biogeoscience (agosto de 2009): 1467 (6). http://www.biogeosciences.net/6/1467/2009/bg-6-1467-2009.pdf
  5. ^ Wu, Katherine J. (28 de julio de 2020). "Estos microbios pueden haber sobrevivido 100 millones de años debajo del lecho marino: rescatados de sus hogares fríos, estrechos y pobres en nutrientes, las bacterias se despertaron en el laboratorio y crecieron" . Consultado el 31 de julio de 2020 .
  6. ^ Morono, Yuki; et al. (28 de julio de 2020). "La vida microbiana aeróbica persiste en sedimentos marinos óxicos tan antiguos como 101,5 millones de años" . Comunicaciones de la naturaleza . 11 (3626) . Consultado el 31 de julio de 2020 .
  7. ^ a b c Sauvage, J; et al. (2013). "Radiólisis y vida en sedimentos submarinos profundos del giro del Pacífico Sur". Resúmenes de conferencias Goldschmidt 2013 : 2140.
  8. ^ a b c d e f g Blair, CC; et al. (2007). "Hidrógeno radiolítico y respiración microbiana en sedimentos subsuperficiales". Astrobiología . 7 (6): 951–970. Código Bibliográfico : 2007AsBio ... 7..951B . doi : 10.1089 / ast.2007.0150 . PMID  18163872 .
  9. ^ a b c Dzaugis, ME; et al. (2016). "Producción de Hidrógeno Radiolítico en el Acuífero Basáltico del Fondo Submarino" . Fronteras en microbiología . 7 : 76. doi : 10.3389 / fmicb.2016.00076 . PMC  4740390 . PMID  26870029 .
  10. ^ Singleton P y D Sainsbury (2001). "Bacterias oxidantes de hidrógeno (las 'bacterias de hidrógeno'; bacterias knallgas)". Diccionario de Microbiología y Biología Molecular . 3ª ed.
  11. ^ Modificar JP y EL Shock (2001). "Energética de reacciones metabólicas generales de arqueas y bacterias termófilas e hipertermófilas" . Reseñas de Microbiología FEMS . 25 (2): 175–243. doi : 10.1111 / j.1574-6976.2001.tb00576.x . PMID  11250035 .
  12. ^ Claustre, Herve; Maritorena, Stephane (2003). "Los muchos tonos de azul océano. (Ocean Science)". Ciencia . 302 : 1514-1515. doi : 10.1126 / science.1092704 . PMID  14645833 .
  13. ^ "Giro del Pacífico Sur - Correntes Oceânicas" . Sitios de Google.
  14. ^ Barry, Carolyn (20 de agosto de 2009). "El plástico se rompe en el océano, después de todo y rápido" . Sociedad Geográfica Nacional.